CN115390273A - 眼镜和眼镜的调焦方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种眼镜和眼镜的调焦方法，所述眼镜包括：镜架；镜片，设于所述镜架，所述镜片包括基板和电致形变材料层，所述基板的第一侧面设有所述形变材料层和多个驱动通道，所述电致形变材料层包括多个相互间隔分布的形变单元，每一所述形变单元具有靠近所述基板的第一端和远离所述基板的第二端；多个所述驱动通道的一端与多个所述形变单元的所述第一端一一对应电连接；驱动器，多个所述驱动通道的另一端与所述驱动器的多个驱动端一一对应电连接，每一所述形变单元的所述第二端通过所述反馈通道与所述驱动器的反馈端电连接。

Description

眼镜和眼镜的调焦方法

技术领域

本申请属于电子技术领域，具体涉及一种眼镜和眼镜的调焦方法。

背景技术

随着生活水平的提高和穿戴式设备技术的发展，眼镜等可穿戴设备被越来越广泛地应用于用户的生活、工作、娱乐和学习中，比如各种VR、AR眼镜等。然而，存在近视或远视的用户在使用这类眼镜时，会存在画面不清晰的问题。为满足不同用户的使用需求，相关技术对眼镜中增加了镜片调焦功能。但是目前的眼镜上的调焦装置的结构都较为复杂，体积大，不利于眼镜轻量化设计。

发明内容

本申请旨在提供一种眼镜和眼镜的调焦方法，至少解决调焦眼镜的相关技术中的调焦装置结构复杂和体积大的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提出了一种眼镜，包括：

镜架；

镜片，设于所述镜架，所述镜片包括基板和电致形变材料层；所述基板的第一侧面设有电致形变材料层和多个驱动通道，所述电致形变材料层包括多个相互间隔分布的压电单元，每一所述压电单元具有靠近所述基板的第一端和远离所述基板的第二端；多个所述驱动通道的一端与多个所述形变单元的所述第一端一一对应电连接；

驱动器，多个所述驱动通道的另一端与所述驱动器的多个驱动端一一对应电连接，每一所述形变单元的所述第二端通过反馈通道与所述驱动器的反馈端电连接。

第二方面，本申请实施例提出了一种根据上述任一种眼镜的调焦方法，包括：

获取眼球的屈光度参数；

根据所述屈光度参数调节所述驱动器的每一所述驱动端的输出电压。

在本申请的实施例中，通过在镜片的基板上设置多个间隔分布的形变单元，每一形变单元的两端分别连接有驱动通道和反馈通道，利用驱动通道和反馈通道与驱动器建立电性连接，使电致形变材料层的每一形变单元能够被驱动器驱动以改变厚度，从而实现对整个镜片的调焦。该眼镜的调焦结构简单，体积小，占用空间小，在满足眼镜轻量化需求的情况下，实现了眼镜的调焦功能。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本申请实施例眼镜中镜片的结构示意图；

图2是根据本申请实施例眼镜中镜片的压电单元形变示意图；

图3是根据本申请实施例眼镜中镜片的部分结构堆叠示意图；

图4是根据本申请实施例眼镜中镜片的形变示意图；

图5是根据本申请实施例的眼镜的结构示意图；

图6是根据本申请实施例的眼镜的原理图；

图7是根据本申请实施例的眼镜的调焦方法流程示意图。

附图标记：

100、镜片；1、基板；11、第一侧面；12、第二侧面；2、电致形变材料层；21、形变单元；31、驱动通道；32、反馈通道；4、柔性导电膜；51、第一电极层；511、第一电极；52、第二电极层；521、第二电极；6、驱动器；61、驱动端；62、反馈端；7、验光器；8、控制器；9、镜架；91、镜框；92、镜腿。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合图1-图7描述根据本申请实施例的眼镜和眼镜的调焦方法。

本申请实施例提供一种眼镜，如图1和图5所示，本申请实施例提供的镜片包括镜架9、镜片100和驱动器6。镜片100设于镜架9。镜片100包括基板1和电致形变材料层2，基板1的第一侧面11设有电致形变材料层2和多个驱动通道31。电致形变材料层2包括多个相互间隔分布的形变单元21。每一形变单元21具有靠近基板1的第一端和远离基板1的第二端。多个驱动通道31的一端与多个形变单元21的第一端一一对应电连接，多个驱动通道31的另一端与驱动器6的多个驱动端61一一对应电连接。每一形变单元21的第二端通过反馈通道32与驱动器6的反馈端62电连接。

需要说明的是，图1仅示意性的展示驱动通道31、形变单元21和驱动器6之间的连接关系，以及展示反馈通道32、形变单元21和驱动器6之间的连接关系，并不表示驱动通道31和反馈通道32的实际位置。

其中，基板1为透光基板，比如玻璃基板或树脂基板等，可以为透明基板，也可以为带颜色的基板。可选地，基板1采用蓝宝石玻璃基板。电致形变材料层2采用电致形变材料制作形成，比如压电材料、电活性聚合物材料等。本发明实施例中采用透明压电材料制作，比如透明压电陶瓷，可采用蚀刻或蒸镀工艺形成于基板1的表面上。驱动通道31采用透明导电材料制作，比如氧化铟锡，可采用蚀刻或蒸镀工艺制作于基板1的表面上。

可以理解的是，形变单元21具有连接其第一端和第二端的侧面，相邻的形变单元21的侧面之间间隔设置或者通过设置透明的绝缘层进行电气隔离。驱动器6包括驱动芯片，驱动芯片上设有多个驱动端61和至少一个反馈端62，反馈端62作为驱动芯片的公共端与每一形变单元21的第二端电连接。多个驱动端61、多个驱动通道31和多个形变单元21的第一端一一对应电连接。多个形变单元21的第二端通过反馈通道32与反馈端62电连接，从而使多个形变单元21相互并联在驱动器6的两端，每一形变单元21能够独立被驱动器6控制，即驱动器6能够向每一形变单元21单独施加不同的电压。

镜架9包括镜框91和镜腿92，镜片100安装于镜框91上。驱动器6可设于镜片100的基板1上，使驱动器6的多个驱动端61和反馈端62可直接与设于基板1上的多个驱动通道31和反馈通道32连接。或者，驱动器6设于镜架9上，比如设于镜框91上，驱动器6的驱动芯片可通过柔性线路板与驱动通道31和反馈通道32连接。

基板1的第一侧面11为基板1在其厚度方向上的一个侧面，形变单元21的厚度方向与镜片的厚度方向一致。参见图1，形变单元21的第一端与第一侧面11连接，第二端向远离第一侧面11的方向延伸。

当通过驱动器6向某一形变单元21施加不同方向的电压时，能够引起该形变单元21在其厚度方向上的伸长或缩短；当向形变单元21施加不同大小的电压时，能够引起该形变单元21在其厚度方向上不同程度的伸长或缩短。如图2所示，形变单元21未被施加电压时，形变单元21的厚度为h0；当向形变单元21被施加第一方向的电压V1时，该形变单元的厚度缩小至h1；当向形变单元21被施加第二方向电压V2时，该形变单元的厚度增大至h2。

可选地，如图1所示，基板1为平面基板，在驱动器6没有工作的情况下，每个形变单元的厚度相同，镜片整体表现为平面镜效果，如图3所示，由于形变单元21的第一端固定于基板1，使得向形变单元21施加电压导致的变形都会体现在形变单元21的第二端，使形变单元21的厚度表现为变薄或变厚。当同时对电致形变材料层2的多个形变单元21同时施加不同大小和/或不同方向的电压时，则能够引起整个电致形变材料层2的变形。

将多个驱动通道31与驱动器6的多个驱动端61一一对应连接，将反馈通道32与驱动器6的反馈端62连接。驱动器6可基于需要的镜片度数向多个形变单元21分别施加相应的电压，使得整个电致形变材料层2远离基板1的一侧呈现弧面结构，实现对镜片100焦距的调节。

本申请实施例提供的眼镜，通过在镜片100的基板1上设置多个间隔分布的形变单元21，每一形变单元21的两端分别连接有驱动通道31和反馈通道32，利用驱动通道31和反馈通道32与驱动器6建立电性连接，使电致形变材料层2的每一形变单元21能够被驱动器6驱动以改变厚度，从而实现对整个镜片100的调焦。该眼镜的调焦结构简单，体积小，占用空间小，在满足眼镜轻量化需求的情况下，实现了眼镜的调焦功能。

如图1和图3所示，本申请一些实施例中，镜片100还包括柔性导电膜4。柔性导电膜4设于电致形变材料层2远离基板1的一侧，每一形变单元21的第二端与柔性导电膜4电连接，柔性导电膜4与反馈通道32电连接。

可选地，柔性导电膜4朝向基板1的侧面设置为导电面，比如在透明聚酯膜片的一面上沉积金属形成导电面。柔性导电膜4的导电面与电致形变材料层2远离基板1的一侧相贴合，使每一形变单元21的第二端均与柔性导电膜4电连接。在镜片100调焦过程中，柔性导电膜4跟随电致形变材料层2的形变而同步发生形变。

需要说明的是，本实施例中的柔性导电膜4可通过一个或多个反馈通道32与驱动器6的反馈端62电连接，反馈通道32可以设置于第一侧面11，也可以设置于柔性线路板上，柔性导电膜4通过柔性线路板与反馈端62连接。或者，不设置反馈通道32，而将柔性导电膜4上的导电面整体作为反馈通道32。或者，不设置柔性导电膜4，反馈通道32的数量为多个且设于基板1的第一侧面11上，多个形变单元21的第二端与多个反馈通道32一一对应电连接，多个反馈通道32通过同一个主通道与驱动器6的反馈端62电连接。

如图4所示，本申请一些实施例中，镜片100还包括第一电极层51和第二电极层52。第一电极层51设于基板1和电致形变材料层2之间。第一电极层51包括多个第一电极511，多个第一电极511与多个形变单元21一一对应设置。每一形变单元21的第一端通过对应的第一电极511与驱动通道31电连接。第二电极层52设于电致形变材料层2远离基板1的一侧，第二电极层52包括多个第二电极521，多个第二电极521与多个形变单元21一一对应设置，每一形变单元21的第二端通过对应的第二电极521与反馈通道32电连接。

可以理解的是，多个形变单元21的第一端、多个第一电极511、多个驱动通道31和驱动器6的多个驱动端61一一对应电连接。多个形变单元21的第二端与多个第二电极521一一对应电连接，多个第二电极521通过反馈通道32与驱动器6的反馈端62电连接。

其中，第一电极511和第二电极521均采用透明导电材料制作，比如氧化铟锡。在制作镜片100时，可先通过蚀刻工艺将第一电极511和多个驱动通道31一同制作基板1的第一侧面11上；然后通过蚀刻工艺将电致形变材料层2制作在第一电极层51上；然后通过蚀刻工艺将第二电极521制作在电致形变材料层2上，并将柔性导电膜4贴附于第二电极层52远离基板1的一侧。

如图4所示，本申请一些实施例中，相邻的形变单元21的间隙之间设有绝缘层。绝缘层用于隔离多个形变单元21的侧面，保证相邻形变单元21之间的侧面不发生电性接触，提高镜片100调焦的可靠性。其中，绝缘层可在完成电致形变材料层2的制作之后，采用电积工艺制作到多个形变单元21的间隙之间。绝缘层可采用与形变单元21的折射率相同或相近的透明材料制作。

本申请一些实施例中，多个形变单元21在基板上呈阵列式排布。这样可以方便形变单元21以及驱动通道31的排布设计。其中，为了兼顾成像效果和生产成本，电致形变材料层2的多个形变单元21约呈1000×1000的阵列排布。为便于展示形变单元21的分布方式，图1、图4和图6均以单排具有35个形变单元21为示例。

本申请实施例中，基板1具有与第一侧面11相背的第二侧面12。第二侧面12设有另一电致形变材料层2和另外多个驱动通道31。位于第二侧面12的多个形变单元21的第一端与另外多个驱动通道31的一端一一对应连接，另外多个驱动通道31的另一端用于与驱动器6的另外多个驱动端61一一对应连接。位于第二侧面12的多个形变单元21的第二端与另一反馈通道32的一端电连接，另一反馈通道32的另一端用于与驱动器6的反馈端62电连接。

可以理解的是，基板1的第二侧面12与第一侧面11设有相同或相似的电路结构。驱动器6可同时对第一侧面11和第二侧面12上的形变单元21施加电压，实现对镜片100的入光面和出光面的调节，从而调节镜片100的焦距。

为便于说明，将位于第一侧面11的电致形变材料层2定义为第一电致形变材料层，将位于第二侧面12的电致形变材料层2定义为第二电致形变材料层。第一电致形变材料层和第二电致形变材料层中的一者形成镜片100的入光面，即朝向人眼的一面，另一者形成镜片100的出光面，即远离人眼的一面。

例如，通过驱动器6驱动第一侧面11上的多个形变单元21，使镜片100的入光面呈现凸面；通过驱动器6驱动第二侧面12上的多个形变单元21，使镜片100的出光面呈现凹面，使镜片100结构与常规的近视眼镜的镜片结构相同。

在只有基板1的第一侧面11设有电致形变材料层2的情况下，驱动器6包括一个驱动芯片，该驱动芯片可设于第一侧面11。在基板1的第一侧面11和第二侧面12均设有电致形变材料层2的情况下，驱动器6可包括两个驱动芯片，第一侧面11和第二侧面12分别设有一个驱动芯片，两个驱动芯片分别用于向两个侧面上的形变单元21施加电压。

其中，第二电致形变材料层的多个形变单元21也呈阵列式排布。

第一电致形变材料层远离基板1的一侧和第二电致形变材料层远离基板1的一侧分别设有一层柔性导电膜，每一柔性导电膜通过一个反馈通道32与驱动器6的反馈端62电连接。

第二电致形变材料层2与基板1之间设有另一第一电极层51，该另一第一电极层51的多个第一电极511与第二电致形变材料层2的多个形变单元21一一对应设置。第二电致形变材料层2远离基板1的一侧设有另一第二电极层52，该另一第二电极层52的多个第二电极521与第二电致形变材料层2的多个形变单元21一一对应设置。

为便于说明，将位于第一侧面11的驱动通道31定义为第一驱动通道，将位于第一侧面11的反馈通道32定义为第一反馈通道。将位于第二侧面12的另一驱动通道31定义为第二驱动通道，将位于第二侧面12的另一反馈通道32定义为第二反馈通道。

第一电致形变材料层2的每一形变单元21的第一端通过对应的第一电极511与第一驱动通道电连接；第一电致形变材料层2的每一形变单元21的第二端通过对应的第二电极521与第一反馈通道电连接。第二电致形变材料层2的每一形变单元21的第一端通过对应的第一电极511与第二驱动通道电连接；第二电致形变材料层2的每一形变单元21的第二端通过对应的第二电极521与第二反馈通道32电连接。

如图5和图6所示，本申请一些实施例提供的眼镜还包括验光器7和控制器8。控制器8设于镜架9并与驱动器61电连接。比如控制器8安装于镜腿92上。驱动器6由控制器8控制以通过多个驱动通道31对镜片100上的多个形变单元21施加电压。验光器7和镜腿92均位于镜片100的出光侧。验光器7包括设于镜框91的检测光发射单元和反射光接收单元。检测光发射单元和反射光接收单元分别与控制器8电连接。

其中，验光器7用于检测眼镜佩戴者的眼球的屈光度，其中的检测光发射单元用于向佩戴者的眼球发射圆形红外光斑，入射到眼球并在视网膜上成像，视网膜上的成像反射到反射光接收单元并在验光器7内成像。因近视或老化的程度不同，验光器7接收到的反射光斑相对参照光斑呈现不同程度的偏移或形变，根据偏移或形变量即可确定眼睛的屈光度。

具体地，检测光发射单元和反射光接收单元之间设有光路元件。检测光发射单元发出的检测光线射向光路元件，一部分光线透过光路元件入射到眼球，然后由眼球反射形成第一光束，另一部分光线由光路元件反射形成第二光束。第一光束和第二光束均反射到反射光接收单元形成两个光斑，验光器7则根据这两个光斑得到眼球的屈光度数据。其中，验光器中的光路元件的具体结构是本领域技术人员熟知且能够实施的，本申请不做具体说明。

验光器7将检测到的屈光度发送给控制器8，控制器8控制驱动器6对每一形变单元21施加不同的电压，从而调节镜片100的焦距，实现眼镜的自适应调焦。

本申请还提供一种眼镜的调焦方法，该调焦方法应用于上述实施例所述的眼镜。如图7所示，本申请提供的眼镜的调焦方法包括步骤：

S100，获取眼球的屈光度参数。

S200，根据所述屈光度参数调节驱动器6的每一驱动端61的输出电压。

其中，屈光度参数可通过人为设定。比如，眼镜与手机建立无线通信，可通过手机APP设定多个屈光度参数。当用户选择特定的屈光度参数时，控制器8根据该特定的屈光度参数，控制驱动器6向电致形变材料层2的每一形变单元21施加不同方向或大小的电压，从而调节镜片100的焦距。

在眼镜设有验光器7的实施例中，屈光度参数还可以通过眼镜上的验光器7对眼球屈光度的实际检测得到。上述步骤S100所述的获取眼球的屈光度参数，包括：

S110,获取验光信号。

S120，根据所述验光信号控制验光器7发射检测光信号，根据验光器7接收到的反射光信号确定屈光度参数。

其中，验光信号可由用户触发，也可由眼镜主动触发。本申请实施例提供的眼镜的调焦方法可由眼镜上的控制器8执行。例如，镜架9上设有控制按钮，该控制按钮与控制器8电连接。当用户按压该控制按钮时，控制按钮向控制器8发送验光信号，控制器8控制验光器7启动验光。或者，镜架上设有感应器，当感应器感应到眼镜已佩戴至人脸时，主动生成验光信号并发送给控制器8，控制器8控制验光器7启动验光，得到眼球的屈光度参数。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种眼镜，其特征在于，包括：

镜架；

镜片，设于所述镜架，所述镜片包括基板和电致形变材料层，所述基板的第一侧面设有电致形变材料层和多个驱动通道，所述电致形变材料层包括多个相互间隔分布的形变单元，每一所述形变单元具有靠近所述基板的第一端和远离所述基板的第二端；多个所述驱动通道的一端与多个所述形变单元的所述第一端一一对应电连接；

驱动器，多个所述驱动通道的另一端与所述驱动器的多个驱动端一一对应电连接，每一所述形变单元的所述第二端通过反馈通道与所述驱动器的反馈端电连接。

2.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述镜片还包括：

柔性导电膜，设于所述电致形变材料层远离所述基板的一侧，每一所述形变单元的所述第二端与所述柔性导电膜电连接，所述柔性导电膜与所述反馈通道电连接。

3.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述镜片还包括：

第一电极层，设于所述基板和所述电致形变材料层之间，所述第一电极层包括多个第一电极，多个所述第一电极与多个所述形变单元一一对应设置，每一所述形变单元的所述第一端通过对应的所述第一电极与所述驱动通道电连接；

第二电极层，设于所述电致形变材料层远离所述基板的一侧，所述第二电极层包括多个第二电极，多个所述第二电极与多个所述形变单元一一对应设置，每一所述形变单元的所述第二端通过对应的所述第二电极与所述反馈通道电连接。

4.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，多个所述形变单元在所述基板上呈阵列式排布。

5.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述基板具有与所述第一侧面相背的第二侧面，所述第二侧面设有另一所述电致形变材料层和另外多个所述驱动通道；

位于所述第二侧面的多个所述形变单元的所述第一端与另外多个所述驱动通道一端一一对应连接，另外多个所述驱动通道的另一端与所述驱动器的另外多个所述驱动端一一对应连接；

位于所述第二侧面的多个所述形变单元的所述第二端通过另一所述反馈通道与所述驱动器的反馈端电连接。

6.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述驱动器设于所述基板，或者，所述驱动器设于所述镜架。

7.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，还包括：

控制器，设于所述镜架并与所述驱动器电连接；

验光器，所述镜架包括相互连接的镜框和镜腿，所述验光器和所述镜腿均位于所述镜片的出光侧；所述验光器包括设于所述镜框的检测光发射单元和反射光接收单元，所述检测光发射单元和所述反射光接收单元分别与所述控制器电连接。

8.根据权利要求1所述的眼镜，其特征在于，所述电致形变材料层为压电材料层。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述眼镜的调焦方法，其特征在于，包括：

获取眼球的屈光度参数；

根据所述屈光度参数调节所述驱动器的每一所述驱动端的输出电压。

10.根据权利要求9所述的眼镜的调焦方法，其特征在于，所述获取眼球的屈光度参数，包括：

获取验光信号；

根据所述验光信号控制验光器发射检测光信号，根据所述验光器接收到的反射光信号确定所述屈光度参数。

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